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1、全国100所名校单元测试示范卷高三物理一轮复习备考第七单元+机械能守恒定律(教全国100所名校单元测试示范卷高三物理卷(七) 第七单元 机械能守恒定律全国东部 (90分钟 100分) 第卷 (选择题 共40分) 选择题部分共10小题。在每小题给出的四个选项中,16小题只有一个选项正确,710小题有多个选项正确;全部选对的得4分,选不全的得2分,有选错或不答的得0分。 1.能源是社会发展的基础。下列关于能量守恒和能源的说法正确的是 A.能量是守恒的,能源是取之不尽,用之不竭的 B.能量的耗散反映能量是不守恒的 C.开发新能源,是缓解能源危机的重要途径 D.对能源的过度消耗将使自然界的能量不断减小
2、,形成“能源危机” 解析:能量耗散表明,在能源的利用过程中,虽然能量的数量并未减小,但在可利用的品质上降低了,从便于利用的变成不便于利用的了。所以我们要节约能量,不断开发新能源,选项C正确。 答案:C 2. 如图所示,游乐场中,从高处A到水平面B处有两条长度相同的轨道和,其中轨道光滑,轨道粗糙。质量相等的小孩甲和乙分别沿轨道和从A处滑向B处,两人重力做功分别为W1和W2,则 A.W1W2 B.W1t2,P1P2 B.t1t2,P1P2 C.t1=t2,P1=P2 D.t1P2 解析:设在两种情况下,物体运动的加速度分别为a1、a2,由牛顿第二定律得F=ma1、F-mgsin =ma2(为斜面的
3、倾角),很显然,a1a2,又x=at2,所以t1P2,选项D正确。 答案:D 5.如图所示,一很长的、不可伸长的柔软轻绳跨过光滑定滑轮,绳的两端各系一个小球a和b。a球的质量为m,静置于水平地面;b球的质量为M,用手托住,距地面的高度为h,此时轻绳刚好拉紧。从静止释放b后,a达到的最大高度为1.5h,则M、m的比值为 A.54 B.53 C.31 D.32 解析:由题设分析知,b球着地后,a球继续上升的高度应为h,由运动学知识知b球着地的瞬间,两球的速度v=,另由机械能守恒定律得(M-m)gh=(M+m)v2,结合两式求得Mm=31,选项C正确。 答案:C 6.一长木板在光滑的水平面上匀速运动
4、,在t=0时刻将一相对于地面静止的质量m=1 kg的物块轻放在木板上,以后木板运动的速度-时间图象如图所示。已知物块始终在木板上,重力加速度g=10 m/s2。则物块的最终动能E1及木板动能的减小量E分别为 A.E1=0.5 J ,E=2 J B.E1=0.5 J ,E=3 J C.E1=1 J,E=2 J D.E1=1 J,E=3 J 解析:由v-t图象知,当t=0.5 s时,木板开始做速度v=1 m/s的匀速运动,此时,物块与木板的速度相同,物块与木板间无摩擦力作用,物块的最终动能E1=mv2=0.5 J;对物块,由v=at及f=ma得f=2 N,在00.5 s内,木板的位移x=(5+1)
5、0.5 m=1.5 m,由动能定理得木板动能的减小量E=fx=3 J,选项B正确。 答案:B 7.物体做自由落体运动,Ep代表势能,h代表下落的距离,以水平地面为零势能面。下图中,能正确反映各物理量之间的关系的是 解析:设物体开始做自由落体运动时离地面的高度为H,则Ep=mg(H-gt)=mg(H-h),故Ep是时间t的二次函数,且开口朝下,又是h的一次函数,选项B、D正确。 答案:BD 28.一质点开始时做匀速直线运动,从某时刻起受到一恒力作用。此后,该质点的动能先逐渐减小,再逐渐增大,则恒力与物体匀速运动时速度方向的夹角可能是 A.=0 B.=180 C.090 D.90180 解析:若0
6、90,恒力做正功,动能一直增大;若=180,恒力做负功,动能先减小到零再反向增大;当90180,质点做匀变速曲线运动,恒力先做负功后做正功,质点的动能先逐渐减小至某一非零的最小值,再逐渐增大,选项B、D正确。 答案:BD 9.如图所示,质量不计的轻弹簧竖直固定在水平地面上,将一金属小球从弹簧正上方某一高度处由静止释放,小球从落到弹簧上到压缩弹簧到最低点的过程中 A.小球的机械能守恒 B.小球的机械能增大 C.小球的机械能减小 D.小球与弹簧组成的系统的机械能守恒 解析:小球从落到弹簧上到压缩弹簧到最低点的过程中,弹力对小球做负功,小球的机械能减小;小球与弹簧组成的系统,只有重力和弹力做功,机械
7、能守恒,选项C、D正确。 答案:CD 10.如图所示,一不可伸长的轻绳上端悬挂于O点,下端系一小球。现将小球拉到A点(保持绳绷直)由静止释放,当它经过O点的正下方的B点时绳恰好被拉断,小球平抛后撞击到一个与地面成=37的斜面BC上,撞击点为C。若B、C间的高度差为H,不计空气阻力,sin 37=0.6,cos 37=0.8,则 A.小球从B点运动到C点的时间t= B.小球从B点运动到C点的时间t= C.A、B间的高度差h=H D.A、B间的高度差h=H 解析:由机械能守恒定律,有mgh=mv2,解得小球从B点平抛的初速度v=。由平抛规律有x=vt,H=gt2,tan 37=,结合以上式子得h=
8、H、t=。选项A、C正确。 答案:AC 第卷 (非选择题 共60分) 非选择题部分共6小题,把答案填在题中的横线上或按题目要求作答。解答题应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤,只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题,答案中必须明确写出数值和单位。 11.(7分)现要用如图所示的实验装置探究“动能定理”:一倾角可调的斜面上安装有两个光电门,其中光电门乙固定在斜面上,光电门甲的位置可移动。不可伸长的细线一端固定在带有遮光片(宽度为d)的滑块上,另一端通过光滑定滑轮与重物相连,细线与斜面平行(通过滑轮调节)。当滑块沿斜面下滑时,与光电门相连的计时器可以显示遮光片挡光的时间t,从而可测出滑块通
9、过光电门时的瞬时速度v。改变光电门甲的位置,重复实验,比较外力所做的功W与系统动能的增量Ek的关系,即可达到实验目的。 主要实验步骤如下: (1)调节斜面的倾角,用以平衡滑块的摩擦力。将带有遮光片的滑块置于斜面上,轻推滑块,使之运动。可以通过 判断滑块是否正好做匀速运动; (2)按设计的方法安装好实验器材。将滑块从远离光电门甲的上端由静止释放,滑块通过光电门甲、乙时,遮光片挡光的时间分别t1和t2,则滑块通过甲、乙两光电门时的瞬时速度分别为 和 ; (3)用天平测出滑块(含遮光片)的质量M及重物的质量m,用米尺测出两光电门间的距离x,比较 和 的大小,在误差允许的范围内,若两者相等,可得出合力
10、对物体所做的功等于物体动能的变化量。 解析:(1)滑块匀速运动时,遮光片经过两光电门的时间相等;(2)遮光片宽度d很小,可认为其平均速度与滑块通过该位置时的瞬时速度相等,故滑块通过甲、乙两光电门时的瞬时速度分别为和;(3)比较外力做功mgx及系统动能的增量(M+m)是否相等,即可探究“动能定理”。 答案:(1)遮光片经过两光电门的时间是否相等 (1分 ) (2) (每空1分) (3)mgx (M+m) (每空2分) 甲 12.(8分)利用气垫导轨验证机械能守恒定律的实验装置如图甲所示,调节气垫导轨水平,将重物A由静止释放,滑块B上拖着的纸带(未画出)被打出一系列的点。对纸带上的点迹进行测量,即
11、可验证机械能守恒定律。图乙给出的是实验中的一条纸带:0是打下的第一个点,每相邻两个计数点间还有4个点(图上未画出),计数点间的距离如图中所示。已知重物的质量m=100 g、滑块的质量M=150 g,则:(g取10 m/s2,结果保留三位有效数字) (1)在纸带上打下计数点5时的速度v= m/s; (2)在打点05的过程中系统动能的增加量Ek= J,系统势能的减少量Ep= J,由此得出的结论是 ; (3)若某实验小组作出的-h图象如图丙所示,则当地的实际重力加速度g= m/s2。 解析:(1)v5= m/s=1.95 m/s。 乙 丙 (2)Ek=(M+m)v2=0.25(1.95)2 J=0.
12、475 J,Ep=mgh5=0.497 J,在误差允许的范围内,系统的机械能守恒。 (3)由mgh=(M+m)v2得v2=gh,故-h图线的斜率k=g,结合图丙得g=9.70 m/s2。 答案:(1)1.95 (1分) (2)0.475 0.497 在误差允许的范围内,系统的机械能守恒 (每空2分) (3)9.70 (1分) 13.(10分)如图所示,楔形木块abc固定在水平面上,粗糙斜面ab和光滑斜面bc与水平面的夹角均为30,顶角b处安装一定滑轮。质量分别为M=8 kg、m=2 kg的滑块A、B,通过不可伸长的轻绳跨过定滑轮连接,轻绳与斜面平行。两滑块由静止释放后,沿斜面运动。已知滑块A与
13、斜面ab的动摩擦因数=,不计滑轮的质量和摩擦。当滑块A沿斜面下滑距离x=2 m(滑块B离滑轮距离足够远)时,求。 (1)滑块A的速度大小v。 (2)在下滑过程中,轻绳中的张力T。 解:(1)对A、B构成的系统,由动能定理得: (Mgsin -mgsin -Mgcos )x=(M+m)v2 (3分) 代入数据解得v=2 m/s。 (2分) (2)对滑块B,由动能定理得: (T-mgsin )x=mv2 (3分) 代入数据解得T=12 N。 (2分) 14.(10分)“蹦极”是勇敢者的游戏。如图所示,质量m=50 kg的蹦极运动员身系劲度系数k=62.5 N/m、自然长度l=12 m的弹性绳从水面
14、上方的高台跳下,到最低点时距水面还有数米。某同学通过查询资料知弹性绳的弹性势能Ep=kx2(x为形变量)。若在下落过程中,运动员可视为质点,空气阻力忽略不计,g=10 m/s2。求: (1)在下落过程中,运动员的最大速度v。 (2)下落的最低点距水平高台的高度h。 解:(1)在下落过程中,当kx=mg时,运动员的速度最大,解得x=8 m (2分) 运动员与弹性绳组成的系统机械能守恒,有: mg(l+x)=kx2+mv2 (2分) 代入数据解得v=8 m/s。 (1分) (2)设在最低点时,弹性绳的伸长量为x,由机械能守恒得:mg(l+x)=kx2 (2分) 代入数据解得x=24 m (1分)
15、所以h=l+x=36 m。 (2分) 15.(12分)一质量m=1 kg的物体静止在水平面上,t=0时刻,一水平恒力F作用在物体上。一段时间后撤去此力,这一过程中物体运动的速度-时间图象如图所示。求: (1)恒力F所做的功W。 (2)整个过程中,摩擦力做功的平均功率。 解:(1)由v-t图象知,恒力F作用的时间为1 s,设在01 s内物体运动的加速度大小为a1,在1 s3 s内物体的加速度大小为a2,由a=得a1=2 m/s2,a2=1 m/s2 (2分) 在1 s3 s内,物体在水平方向只受滑动摩擦力的作用,有f=ma2=1 N (1分) 在01 s内,由F-f=ma1得F=3 N (2分)
16、 又01 s内,物体的位移x1=12 m=1 m (1分) 故恒力F做功W=Fx1=3 J。 (1分) (2)设整个过程中,摩擦力做功的平均功率为P 由Wf=fx (1分) x=32 m=3 m (1分) 解得Wf=3 J (2分) 所以P=1 W。 (1分) 16.(13分)如图所示,在高H=5 m的光滑水平台上,有一用水平轻质细线拴接的完全相同、质量均为45 g的滑块a和b组成的装置Q,Q处于静止状态。装置Q中两滑块之间有一处于压缩状态的轻质弹簧(滑块与弹簧不拴接)。某时刻装置Q中的细线断开,弹簧恢复原长后,滑块a被水平向左抛出,落到地面上的A处,抛出的水平距离x=5 m,滑块b沿半径为R
17、=0.45 m的半圆弧做圆周运动并通过最高点C。空气阻力不计,取g=10 m/s2,求: (1)滑块b通过圆弧的最高点C时,对轨道的压力大小。 (2)细线断开前弹簧的弹性势能。 解:(1)某时刻装置Q中的细线断开,弹簧恢复原长后,a和b的速度大小相等,设为v 对滑块a有x=vt (1分) H=gt2 (1分) 解得v=5 m/s (1分) 对滑块b,由机械能守恒得: mv2=mg2R+m (2分) 在最高点,设轨道对b的作用力为FN,由牛顿第二定律得FN+mg= (2分) 由以上式子得FN=0.25 N (1分) 依据牛顿第三定律知,滑块b通过圆弧的最高点C时,对轨道的压力大小FN=0.25 N。 (1分) (2)由机械能守恒得细线断开前弹簧的弹性势能Ep=mv2+mv2 (3分) 代入数据解得Ep=1.125 J。 (1分)
